化工基础之流体流动过程及流体输送设备.pptx
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流体输送与流体输送机械1(化工单元操作过程)
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流体输送管道系统
管材选择
管件与阀门
根据流体性质、工作压力、温度等参数， 选择合适的管材，如钢管、塑料管、铜管 等。
根据管道系统的需要，选择合适的管件和 阀门，如弯头、三通、截止阀、止回阀等 。
管道连接方式
管道支撑与固定
根据管材和管件的特点，选择合适的连接 方式，如焊接、法兰连接、承插连接等， 以确保管道系统的密封性和稳定性。
回收利用余热和排放气体
通过回收利用余热和排放气体，减少能源浪费和环境污染。
流体输送过程的自动化与智能化
自动化控制
采用自动化控制系统，实现流体输送过程的远程 监控和自动调节。
数据采集与分析
持
利用人工智能技术，对流体输送过程进行智能分 析、预测和优化，提高决策效率和准确性。
设计合理的管道支撑和固定结构，以防止 管道振动、变形和位移，确保管道系统的 安全性和稳定性。
流体输送过程中的安全与环保问题
流体泄漏与控制
采取有效措施防止流体输送过程中的泄漏， 如选用密封性能良好的阀门和管件、定期 检查管道密封性能等。
流体压力控制
合理设计流体压力控制系统，防止超压和 欠压现象对管道和设备造成损坏或影响生 产过程。
选择输送方式
根据流体性质、输送距离、地形条件等因素，选择适当的输送方式， 如泵送、压缩空气输送、真空吸送等。
设计输送管道系统
根据工艺流程图，设计合理的输送管道系统，包括管道的走向、连接 方式、支撑结构等，以确保流体输送的稳定性和可靠性。
确定控制方式
根据工艺要求和流体特性，选择适当的控制方式，如远程控制、自动 控制、手动控制等，以满足生产过程的自动化和安全性需求。
化工原理液体流动ppt课件
常见的液柱压差计有以下几种。
.
26
a) 普通 U 型管压差计 b) 倒 U 型管压差计 c) 倾斜 U 型管压差计 d) 微差压差计
p1 p2
0
p1
a
b
R
Ra b
a
0
(a)
p1 p2 (b)
0
(c)
p1 p2
p2
02
b R1
a
b
01
(d)
常见液柱压差计
.
27
（ａ）普通 U 型管压差计
U 型管内位于同一水平面上的 a、b 两点在相连通 的同一静止流体内，两点处静压强相等*
化工中的介质大部分为流体（便于连续生产过程工业）; 流动对传热、传质及化学反应的影 响;
.
4
煤气洗涤装置示意图
流体动力学问题：流体（水 和煤气）在泵（或鼓风机）、流 量计以及管道中流动等；
流体静力学问题：压差计中
流体、水封箱中的水 确定流体输
送管路的直径，计算流动过程产
生的阻力和输送流体所需的动力。
方程式推导
（1）向上作用于薄层下底的总压力，PA （2）向下作用于薄层上底的总压力，（P+dp）A （3）向下作用的重力， gAdz
由于流体处于静止，其
垂直方向所受到的各力代数
和应等于零，简化可得：
dp
gdz
.
z
o
流体静力学基本方程推导
20
流体静力学基本方程式推 导:
在右图中的两个垂直位置2 和 1 之间对上式作定积分
化工原理
Principles of Chemical Engineering
朱德春 合肥学院化学与材料工程系
.
1
.
26
a) 普通 U 型管压差计 b) 倒 U 型管压差计 c) 倾斜 U 型管压差计 d) 微差压差计
p1 p2
0
p1
a
b
R
Ra b
a
0
(a)
p1 p2 (b)
0
(c)
p1 p2
p2
02
b R1
a
b
01
(d)
常见液柱压差计
.
27
（ａ）普通 U 型管压差计
U 型管内位于同一水平面上的 a、b 两点在相连通 的同一静止流体内，两点处静压强相等*
化工中的介质大部分为流体（便于连续生产过程工业）; 流动对传热、传质及化学反应的影 响;
.
4
煤气洗涤装置示意图
流体动力学问题：流体（水 和煤气）在泵（或鼓风机）、流 量计以及管道中流动等；
流体静力学问题：压差计中
流体、水封箱中的水 确定流体输
送管路的直径，计算流动过程产
生的阻力和输送流体所需的动力。
方程式推导
（1）向上作用于薄层下底的总压力，PA （2）向下作用于薄层上底的总压力，（P+dp）A （3）向下作用的重力， gAdz
由于流体处于静止，其
垂直方向所受到的各力代数
和应等于零，简化可得：
dp
gdz
.
z
o
流体静力学基本方程推导
20
流体静力学基本方程式推 导:
在右图中的两个垂直位置2 和 1 之间对上式作定积分
化工原理
Principles of Chemical Engineering
朱德春 合肥学院化学与材料工程系
.
1
流体流动与输送技术—认识流体输送过程(化工原理课件)
三、管路的试压与吹扫 管路安装完毕后，应作强度与严密度试验，检验管路是否符合设计要求
，试验是否有漏气或漏液现象，称为试压。管路的操作压力不同，输送的物 料不同，试压的要求也不同。试压主要采用液压试验，少数也可采用气压试 验。当管路系统进行水压试验，试验压力（表压）为294KPa，在试验压力 下维持5分钟，未发生渗漏现象，则水压试验为合格。
10. 在焊接或螺纹连接的管路上应适当配置一些法兰或活接头，以利于安 装、拆卸和检修。
11. 阀门的仪表的安装高度主要考虑操作的安全和方便。 12. 某些不能耐高温的材料（如聚四氟乙烯管、橡胶管）制成的管路应避 开热管路，输送冷流体（如冷冻盐水）的管路应与热流体的管道相互避开。
因此在布置管路时，应参阅有关资料，依据上述原则制订方案，确保 管路的布置安全、科学、合理、经济。
7. 一般情况下，管路采用明线安装，但上下水管及废水管采用埋地铺设， 埋地安装深度应当在当地冰冻线以下。（为方便安装、检修和管理，管路尽 量架空敷设）
8．输送有毒或腐蚀性介质的管道，不得在人行道上空设置阀件、法兰等 ，以免泄露时发生事故；输送易燃易爆介质的管道，一般应设有防火、防爆 安全装置。
9. 管道不应挡门、挡窗；应避免通过电动机、配电盘、仪表盘的上空；在 有吊车的情况下，管道的布置不应妨碍吊车工作。管路的布置不应妨碍设备 、管件、阀门、仪表的检修。塔和容器的管路不应从人孔正前方通过，以免 影响打开人孔。
六、管路的防腐 在化工管路中使用的管材，一般大都采用金属材料。由于各种外界环境
因素和通过介质的作用，都会引起金属的腐蚀。金属腐蚀分为化学腐蚀和电 化学腐蚀两种。为了延长管路的使用寿命，确保化工生产安全运行，必须采 取有效的防腐措施。
管路的主要防腐措施，是在金属表面涂上不同的防腐材料，经过固化而 形成油漆，牢固地结合在金属表面上。由于油漆把金属表面同外界严密隔绝 ，阻止金属与外界介质进行化学反应或电化学反应，从而防止了金属的腐蚀 。
化工原理第一章流体流动课件
流体静力学基本方程
STEP 02
STEP 01
流体静力学基本方程是流 体静压强与其密度和重力 加速度的关系式。
STEP 03
该方程是流体静力学中的 基础方程，对于理解流体 静力学中的各种现象非常 重要。
该方程可以用来计算流体 的静压强、流体的密度和 重力加速度之间的关系。
静压力对流体的作用力
流体在静压力作用下会产生压缩或膨 胀，这与其弹性有关。
Part
04
流体流动的阻力
流动阻力的产生与分类
流动阻力
流体在管道中流动时，由于流体内部及 流体与管壁之间的摩擦而产生的阻力。
VS
阻力分类
直管阻力和局部阻力。直管阻力是流体在 管道中流动时，由于流体的粘性和管壁的 粗糙度引起的摩擦阻力；局部阻力则是流 体流经管路中的阀门、弯头等局部结构时 ，由于流体的方向和速度发生急剧变化而 引起的阻力。
流体微团的运动分析
流体微团的定义
流体微团是指流体中无限接近的、密合在一起的若干分子组成的微小团体。
流体微团的运动分析
通过对流体微团的运动分析，可以研究流体的宏观运动规律，如速度场、加速 度、角速度等。这些参数对于理解流体动力学的基本原理和工程应用非常重要 。
牛顿粘性定律及流体的分类
牛顿粘性定律的定义
绝对压力
以完全真空为零点测量的 压力，单位为帕斯卡（Pa ）。
表压
以当地大气压为基准测量 的压力，单位也为帕斯卡 （Pa）。
真空度
与大气压相比的压力差值 ，单位为帕斯卡（Pa）。
流体静压强分布规律
流体静压强大小与流体的 密度、重力加速度和高度 有关。
在重力场中，流体静压强 随高度增加而减小。
在同一高度上，不同流体 的静压强不同。
化工原理流体流动与输送机械精品PPT课件
1.1.1.连续介质的假定
质点指的是一个含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于 设备尺寸、但比分子自由程却大的多。
连续介质假定：假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间 没有间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。
工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究流体。
1.1.2.流体的压缩性
不可压缩性流体：流体的体积不随压力变化而变化，如液 体；
（5）流体输送设计型和操作型问题的定量计算。 ∮基本内容：
（1）密度、比容、比重及影响因素；压力、压力的不同表示方法， 流体静止的基本方程；U型管压差计、皮托管、液位计、液封、 流体流动的基本方程、连续性方程、柏努里方程；
（2）粘度、牛顿粘性定律、雷诺数、边界层效应、边界层形成、 边界层分离。
（3）直管阻力、局部阻力、当量长度、当量直径、因次分析法。 （4）简单管路计算，各流量计的结构及测定原理； （5）离心泵基本原理、构造；离心泵基本方程式；离心泵主要特 性参数、特性曲线、安装高度、工作点与流量调节；
17
1 流体流动与输送机械——1.2 流体静力学
（2）双液体U管压差计
适用于压差较小的场合。
密度接近但不互溶的两种指示液A和
C
(A C ) ；
扩大室内径与U管内径之比应大于
10 。
p1 p2 Rg( A C )
18
1 流体流动与输送机械——1.2 流体静力学
（3） 倒U形压差计 指示剂密度小于被测流体密度，
如空气作为指示剂
p1 p2 Rg( 0 ) Rg
（4） 倾斜式压差计 适用于压差较小的情况。
（5） 复式压差计 适用于压差较大的情况。
19
1 流体流动与输送机械——1.2 流体静力学
质点指的是一个含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于 设备尺寸、但比分子自由程却大的多。
连续介质假定：假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间 没有间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。
工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究流体。
1.1.2.流体的压缩性
不可压缩性流体：流体的体积不随压力变化而变化，如液 体；
（5）流体输送设计型和操作型问题的定量计算。 ∮基本内容：
（1）密度、比容、比重及影响因素；压力、压力的不同表示方法， 流体静止的基本方程；U型管压差计、皮托管、液位计、液封、 流体流动的基本方程、连续性方程、柏努里方程；
（2）粘度、牛顿粘性定律、雷诺数、边界层效应、边界层形成、 边界层分离。
（3）直管阻力、局部阻力、当量长度、当量直径、因次分析法。 （4）简单管路计算，各流量计的结构及测定原理； （5）离心泵基本原理、构造；离心泵基本方程式；离心泵主要特 性参数、特性曲线、安装高度、工作点与流量调节；
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1 流体流动与输送机械——1.2 流体静力学
（2）双液体U管压差计
适用于压差较小的场合。
密度接近但不互溶的两种指示液A和
C
(A C ) ；
扩大室内径与U管内径之比应大于
10 。
p1 p2 Rg( A C )
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1 流体流动与输送机械——1.2 流体静力学
（3） 倒U形压差计 指示剂密度小于被测流体密度，
如空气作为指示剂
p1 p2 Rg( 0 ) Rg
（4） 倾斜式压差计 适用于压差较小的情况。
（5） 复式压差计 适用于压差较大的情况。
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1 流体流动与输送机械——1.2 流体静力学
《化工单元操作》流体流动与输送课件
P1 - P2 = ( - )gR R = R sinα
(4)微差压差计
dc / da > 10
c a且c < a（略小） P1 - P2 = (a - c)gR
P2
P1
ρc
R
ρA 图1-8 微差压差计
(5) 倒U形管压差计
ρ
P1 - P2 = ( - ）gR
’
若 >>
则 P1 - P2 = gR
v
1 v
dv dp
或
v
1
d
dp
v≠0 可压缩流体，如气体 v =0 不可压缩流体，如液体
1.2 流体静力学
流体静力学主要研究流体在静止状态下所受的各种力之 间的关系，实质上是讨论流体静止时其内部压强的变 化规律
1.2.1 流体的压强及其特性
压强：流体单位表面积上的法向表面力，习惯上称为压力
静压强：流体处于静止状态时的压强
1.2.2 流体静力学基本方程式
描述：静止流体内部，压力分布规律
形式：
p1
z1g
p2
z2g
方程的导出
依据：动量守恒定律
1）微元体(控制体)选取 2）受力分析
静止流体：F 表面力 质量力 0
在Z方向上∑FZ=0
( p p dz )dxdy ( p p dz )dydz Zdxdydz 0
绝压：相对绝对零压为基准的压力（a)
P(绝)=P(表)+P(大气) 压
力
表
真空度：绝对压力低于大气压时，
压
大气压与绝压之差 真空度=P(大气)-(绝)
注意：
绝 对 压大 力气
压
•使用表压、真空度时，必须注明
(4)微差压差计
dc / da > 10
c a且c < a（略小） P1 - P2 = (a - c)gR
P2
P1
ρc
R
ρA 图1-8 微差压差计
(5) 倒U形管压差计
ρ
P1 - P2 = ( - ）gR
’
若 >>
则 P1 - P2 = gR
v
1 v
dv dp
或
v
1
d
dp
v≠0 可压缩流体，如气体 v =0 不可压缩流体，如液体
1.2 流体静力学
流体静力学主要研究流体在静止状态下所受的各种力之 间的关系，实质上是讨论流体静止时其内部压强的变 化规律
1.2.1 流体的压强及其特性
压强：流体单位表面积上的法向表面力，习惯上称为压力
静压强：流体处于静止状态时的压强
1.2.2 流体静力学基本方程式
描述：静止流体内部，压力分布规律
形式：
p1
z1g
p2
z2g
方程的导出
依据：动量守恒定律
1）微元体(控制体)选取 2）受力分析
静止流体：F 表面力 质量力 0
在Z方向上∑FZ=0
( p p dz )dxdy ( p p dz )dydz Zdxdydz 0
绝压：相对绝对零压为基准的压力（a)
P(绝)=P(表)+P(大气) 压
力
表
真空度：绝对压力低于大气压时，
压
大气压与绝压之差 真空度=P(大气)-(绝)
注意：
绝 对 压大 力气
压
•使用表压、真空度时，必须注明
化工原理-第二章-流体输送机械PPT课件
总效率：
Vmh
(4)轴功率N
离心泵的轴功率N可直接用效率来计算：
流体密度，kg/ m3
泵的效率
N HQg /
泵的轴功率，W 泵的压头，m
泵的流量，m3/s
一般小型离心泵的效率50~70%，大型离心泵效率可达90% 。
2、离心泵特性曲线（Characteristic curves）
由于离心泵的各种损失难 以定量计算，使得离心泵的特
性曲线H～Q、N～Q、η～Q
的关系只能靠实验测定，在泵 出厂时列于产品样本中以供参 考。右图所示为4B20型离心泵
在 转 速n＝ 2900r/min 时 的特
性曲线。若泵的型号或转速不 同，则特性曲线将不同。借助 离心泵的特性曲线可以较完整 地了解一台离心泵的性能，供 合理选用和指导操作。
H/m NkW
u2
D2n
60
根据装置角β2的大小，叶片形状可分为三种：
w2
c2
2
2
u2
w2
c2
2
2
u2
w2 2
c2 2 u2
(a)
(a)β2< 90o为后弯 叶片，cotβ2 >0， HT∞ <u22 /g
(b) (b)β2= 90o为径向 叶片，cotβ2 =0 ， HT∞ =u22 /g
(c) (c) β2 > 90o为前 弯叶片，cotβ2 <0，HT∞ > u22 /g
c2r
c2' r
u2
u2'
Q n Qn
H ( n)2 Hn
N H Qg ( n )3 N HQg n
不同转速下的速度三角形
比例定律
（4）叶轮直径D2对特性曲线的影响
Vmh
(4)轴功率N
离心泵的轴功率N可直接用效率来计算：
流体密度，kg/ m3
泵的效率
N HQg /
泵的轴功率，W 泵的压头，m
泵的流量，m3/s
一般小型离心泵的效率50~70%，大型离心泵效率可达90% 。
2、离心泵特性曲线（Characteristic curves）
由于离心泵的各种损失难 以定量计算，使得离心泵的特
性曲线H～Q、N～Q、η～Q
的关系只能靠实验测定，在泵 出厂时列于产品样本中以供参 考。右图所示为4B20型离心泵
在 转 速n＝ 2900r/min 时 的特
性曲线。若泵的型号或转速不 同，则特性曲线将不同。借助 离心泵的特性曲线可以较完整 地了解一台离心泵的性能，供 合理选用和指导操作。
H/m NkW
u2
D2n
60
根据装置角β2的大小，叶片形状可分为三种：
w2
c2
2
2
u2
w2
c2
2
2
u2
w2 2
c2 2 u2
(a)
(a)β2< 90o为后弯 叶片，cotβ2 >0， HT∞ <u22 /g
(b) (b)β2= 90o为径向 叶片，cotβ2 =0 ， HT∞ =u22 /g
(c) (c) β2 > 90o为前 弯叶片，cotβ2 <0，HT∞ > u22 /g
c2r
c2' r
u2
u2'
Q n Qn
H ( n)2 Hn
N H Qg ( n )3 N HQg n
不同转速下的速度三角形
比例定律
（4）叶轮直径D2对特性曲线的影响
10020701课件化工原理流体流动
3. 压强表达方式： 1) 绝对压强：以绝对真空为基准零点计量的压强。
2) 相对压强：以大气压强为基准量得的压强，表 示为表压(pg，即gage pressure)和真空度(p真)。
真空度
表压 大气压线
绝对压强
绝对压强 绝对零压线
表压 = 绝对压强 – 大气压强 真空度 = 大气压强 – 绝对压强
(4)由 p2 = p1 + ρg(Z1 – Z2)， 可得：p1 + ρgZ1 = p2 + ρgZ2 令：pmodify = p + ρgZ 修正压强 则：pm,1 = pm,2
即静止、连通、恒密度流体在重力场中，不同 位置的流体质点间有一个参量是不变量，这个 不变量就是修正压强。
例：如图所示的开口容器内盛有油和水。油层高 度h1=0.7m、密度ρ1=800kg/m3，水层高度h2=0.6 m、密度ρ2=1000kg/m3。(1)判断下列两关系是否 成立，即：pA = pA’ ，pB = pB’。(2)计算水在玻 璃管内的高度h。
璃管相连。
p0 p0'
pA gZA pB gZB 而 pA pB
所以 Z A ZB
PA PB
ZA
ZB
0
0’
2) 远程液位计： 例：用远距离液位装置测量贮槽内的液位，流程
如N气2图 泡流。 缓速自 慢调管逸节口出得流即很入可小。N，2管，只内用要某调在截节鼓面阀泡上调观压节察强流器用量内U。看形管出压内有 差计(指示液为汞)测量，则压差计读数R可反应贮 槽内液位高度。已知R=200mm，液体密度为1250 kg/m3，试求贮槽液面离吹气管出口距离h为若干？
天津大气压
兰州真空度
天津真空度？ 兰州大气压
流体流动与输送机械.ppt
公式：
1、傅立叶定律
qdQ t
dA n
2、一维稳态导热
平壁 圆筒壁
Q
qA
t1 t2
b A
推动力 热阻
Q总 总推 热动 阻3t力 1t4
bi iA
Q t1 t2 b
Am
Q t1 t4 3
总推动力 i1 总热阻
bi i Ami
i1
液体沸腾：核状沸腾。
ut d2 p
pg 18
（ Re<2）
降 尘 室 ：能 100% 去 除 的 最 小 颗 粒 满 足 停留L 时 沉 间降H 时间
u
ut
气 体 处 理 能 力 Vs utmiA n底， 与 底 面 积 呈 正 比 ， 与 高 度 无 关 。
分 离 条 件
设 备 ： 降 尘 室 结 构
第三章 机械分离与固体流态化
旋风分离器：临界直径、分离效率
固 体 流 态 化 重 要 概 念 ： 流 态 化 的 几 个 阶 段 性 状 及 其 主 要 特 征 流 化 床 的 主 要 性 质
• 热传导
第四章、第五章小结
概念：导热系数（单位、固液气的相对大小、t对的影响）
临界厚度、等温面、温度梯度
连续性方程：1u1 A1 2u2 A2 （稳定流动）
u1 A1 u2 A2 （不可压缩流体）
u1
d
2 1
u2
d
2 2
（圆管内）
机械能衡算方程： gz1
u12 2
p1
we
gz2
u22 2
p2
wf
要求能够进行 管路计算及分 析：
化工基础之流体流动过程及流体输送设备
4．流体定态流动过程的能量衡算——伯努利 方程
流动体系的能量形式主要有：流体的动能、位能、 静压能以及流体本身的内能。
①动能 流体以一定的流速流动时，便具有一定的动 能。动能为mu2/2，单位为kJ。
②位能 流体因受重力的作用，在不同高度处具有不 同的位能，相当在高度z处所做的功，即mgz，单位为kJ。
流体的流动过程实质上是流动体系中各种形式能 量之间的转化过程。
管道内的不可压缩流体，不考虑热力学能，仅对 总机械能进行衡算。
（1）理想流体流动过程的能量衡算
如上图，设在单位时间内有质量为m(kg)、密度为ρ的 理想流体在导管中做定态流动，在与流体流动的垂直方向 上选取截面1-l’和截面2-2’，在两截面之间进行能量衡算。
p0
气压计 p0 h
p 测压管
② U形管压差计 选基准面列静力学方程
p0 p1 gz1
p0 p2 gz2 gR z1 z2 R
p1 p2 ( )gR
1 p1
1 z1
0
2 p2
2 z2
R 0
若 （ ） 则 R
U 形管压差计
若 则 p1 p2 gR
若U形管压差计一端与大气相通，则可测得表压（或绝压）。
且 C A (略小)
p1 p2 gR( A C )
⑤ 倒U形管压差计
p1 p2 ( )gR
p1 p2 gR
0
z1
1 p1
1
0 R
z2 2 p2 2
倒U形管压差计
(2) 液封高度
目的： ① 恒定设备内的压力， 防止超压；
② 防止气体外泄； 水封
液封高度计算：
h0
p
g
气
液p
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2．定态流动和非定态流动
流体在管道或设备中流动 时，若在任一截面上流体的 流速、压力、密度等有关物 理量仅随位置而改变，但不 随时间而改变，称为定态流 动；反之，若流体在各截面 上的有关物理量中，只要有 一项随时间而变化，则称为 非定态流动。
需能量和设备。 ②流体性能参数的测量, 控制。 ③研究流体的流动形态，为强化设备和操作提供
理论依据。 ④了解输送设备的工作原理和操作性能，正确地
使用流体输送设备。
2.1 流体静力学基本方程式
1．密度（p10)
单位体积流体所具有的质量称为流体的密度，
其表达式为：
ρ= m／V
ρ——流体密度，kɡ·m-3 ; m——流体质量，kg；V——
2．压强 流体垂直作用于单位面积上的力称为压强：
p= P／A
p—流体的压力，Pa； P—流体垂直作用于面积A上的力，N； A—作用面积，m2。 压力的单位Pa（Pascal，帕），即N·m-2。
常用压力单位与Pa之间的换算关系如下：
1atm=760mmHg=1.01325×105Pa=10.33mH2O= 1.033 kgf·㎝-2
质量流速的定义是单位时间内流体流经管路单
位截面积的质量，以G表示，单位为 kg·s-1·m-2，表
达式为：
G = qm／A
流速和质量流速两者之间的关系：
G =ρu 工业上用的流速范围大致为：
液体1.5 ～ 3.0m·s-1，高粘度液体0.5 ～ 1.0 m·s-1；气 体102 ～ 0 m·s-1，高压气体15 ～ 25 m·s-1；饱和水蒸 气204 ～ 0 m·s-1，过热水蒸气30 ～ 50 m·s-1。 练习：习题3
向流体的作用面
流体中任一点压强的大小与所选定的作用面 在空间的方位无关
3．流体静力学基本方程式 流体处于静止状态下所受的压力和重力的平衡关系
受力分析（图2-2）
或
z1g
p1 ρ
z2g
p2 ρ
关于静力学方程的讨论
① 等压面ຫໍສະໝຸດ z1gp1 ρz2g
p2 ρ
定义: 静止、连续的均质流体，处于同一水平面上的各点压强相等
流体体积，m3。
气体具有可压缩性及热膨胀性，其密度随压力
和温度有较大的变化。气体密度可近似地用理想气
体状态方程进行计算： ρ= pM/RT
p—气体绝对压强 kN·m-2或kPa；T—气体温度 K；M—气
体摩尔质量 kg·mol-1；R—气体常数，8.314 J·mo1-1·K-1。
化工生产中所遇到的流体，往往是含有多个组 分的混合物。对于液体混合物，各组分的浓度常用 质量分数表示。
ρn—液体混合物中各纯组分液体的密度，kg·m-3； xmn—液体混合物中各组分液体的质量分数。 对于气体混合物:
ρm—气体混合物平均密度，kg·m-3； Mm—气体混合物的平均摩尔质量
比体积 单位质量流体所具有的体积称为流体的比体积，
以υ表示，它与流体的密度互为倒数:
υ=1/ρ υ一流体的比体积，m3·kg-1； ρ—流体的密度，kg·m-3。
第二章 流体流动过程及输送机械
2.1 流体的静力学基本方程式 2.2 流体流动的基本规律
化工生产中处理的原料、中间产物，产品，大 多数是流体，涉及的过程大部分在流动条件下进行。 流体的流动和输送是必不可少的过程操作。
研究流体的流动和输送主要是解决以下问题。 ①选择输送流体所需管径尺寸，确定输送流体所
重力场中的压力分布
⑤ 静力学方程的几种不同形式
p1
z1g
p2
z2g
Pa
J / kg
p1
g
z1
p2
g
z2
4.流体静力学基本方程式的应用
4.1 压强的测定
① 测压管和气压计 气压计:
p=0
h p0
测压管: 表压:
绝压: p gh p0
气压计 p0 h
p 测压管
② U形管压差计 选基准面列静力学方程
实例：
p1
p2
p
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
等压面概念
② p0一定，p仅和、h有关 p p0 gh
③ p0变化某一数值，则 p改变同样大小数值—压力的可传递性
④ 静止流体内部，各不同截面上的压力能和势能两者之和为常数。
gz1
p1
gz2
p2
或 gz p 常数
po
h1 1 p1 zo
2 z1 z2 p2
压强有两种表达方式。一是以绝对真空为起点 而计量的压强；另一是以大气压强为基准而计量的 压强，当被测容器的压强高于大气压时，所测压强 称为表压，当测容器的压强低于大气压时，所测压 强称为真空度。
两种表达压强间的换 算关系为
表压=绝对压强-大气压强 真空度＝大气压强-绝对压强
流体压强的重要特性: 流体压强处处与它的作用面垂直,并且总是指
1 p1
1
z1
2 p2
2
z2
z1 z2 R 0
p1 p2 ( )gR
若 （ ） 则 R
若 则 p1 p2 gR
R 0
U 形管压差计
若U形管压差计一端与大气相通，则可测得表压（或绝压）。
p0 p1 gz1
1 p1
1 pa
z1
R
0
0
③ 倾斜液柱压差计
p1
p2
R
α
倾斜液柱压差计
练习
2.2 流体流动的基本规律
物料衡算式：连续性 能量衡算式：伯努利
方程
方程
1．流量和流速
单位时间内流体流经管道任一截面的流体量，
称为流体的流量。若流体量用体积来计量，称为体
积流量，以符号qv表示，单位为m3·s-1 或m3·h-1 ； 若流体量用质量来计量，则称为质量流量，以符号
qm表示，其单位为kg·s-1 或kg·h-1 。若流体量用物 质的量表示，称为摩尔流量，以符号qn表示，其单 位为mol·s-1。 体积流量和质量流量的关系为： qm=ρqV 质量流量与摩尔流量的关系为
④ 微差压差计
p2
p1
ρc
ρA
微差压差计
R
⑤ 倒U形管压差计
p1 p2 gR
0
z1
1 p1
1
0 R
z2 2 p2 2
倒U形管压差计
(2) 液封高度 目的：
① 恒定设备内的压力， 防止超压；
② 防止气体外泄； 水封
液封高度计算：
气
液p
气
水
溢流
h0
0
0
安全液封
p
0
0
h.0
煤气柜
水 气体
习题p54,1, 2
qm＝Mqn
单位时间内，流体在管道内沿流动方向所流过的 距离，称为流体的流速，以u表示，单位为 m·s-1。
管道中心的流速最大，离管中心距离越远，流 速越小，而在紧靠管壁处，流速为零。
通常所说的流速是指管道整个截面上的平均流速 ，以流体的体积流量除以管路的截面积所得的值来 表示：
u = qV/A
A —— 与流体流动方向相垂直的管道截面积，m2